一种延迟焦化装置的油料切换方法与油料切换阀与流程

本发明涉及炼油厂的一种延迟焦化装置的油料切换方法与油料切换阀。具体来说是涉及以三座焦炭塔为一组的延迟焦化装置的油料切换方法与油料切换阀。

背景技术：

在炼油厂延迟焦化装置通常的工艺流程中，往往每二座焦炭塔之前的结合处安装一个油料切换阀。该阀通常为四通阀，一个阀包括一个油料入口和三个油料出口。油料切换阀用于切换来自上游的高温油料，使油料交替地进入二座焦炭塔。这样就使一座焦炭塔在生焦时另一座焦炭塔进行除焦，以保证延迟焦化装置的连续生产(图略)。

如图1所示，在一种全新的延迟焦化装置中，以三座焦炭塔7为一组，使用二个油料切换阀2(四通阀)切换油料，二座焦炭塔7进料并且生焦、一座焦炭塔停止进料并且除焦。每个油料切换阀2的油料入口各与一条油料入口管线1相连；二个油料出口各与一条油料出口管线3相连，经油料出口管线3向焦炭塔7进料，同时进行延迟焦化反应。与一个油料出口相连的一条油料出口管线3上需设置一个切断阀4，切断阀4与油料切换阀2之间存在逻辑联锁保护关系，以保证高温油料的进料操作安全。油料切换阀2为二个时，共设置四个切断阀4。每个油料切换阀2的一个油料出口各与一条旁通管线5相连，旁通管线5与塔顶管线9相连，为的是向焦炭塔7通入高温油料进行开工前预热；一条旁通管线5上设有一个旁通阀6。来自加热炉的二种油料经过二条油料入口管线1分别进入二个油料切换阀2，再分别切换进入三座焦炭塔7。上述延迟焦化装置使用二个油料切换阀2(四通阀)进行油料切换，主要存在如下问题：(1)油料切换阀为二个、切断阀为四个、旁通阀为二个，数量较多，不仅增加了设备投资，而且使油料切换操作的复杂性和难度增加。(2)油料出口管线和旁通管线的数量较多，连接与布置的工作量较大。(3)二个油料切换阀的油料入口和油料出口分别与油料入口管线、油料出口管线和旁通管线通过法兰连接。由于法兰连接数量较多(共八处)，使油料泄漏的可能性增加。上述问题，增加了延迟焦化装置长周期操作的运行和维护成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种延迟焦化装置的油料切换方法与油料切换阀，以解决现有技术所存在的油料切换阀、切断阀、旁通阀、油料出口管线和旁通管线的数量较多以及法兰连接数量较多所造成的问题，以及单个四通油料切换阀不适于为三座焦炭塔切换进料的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种延迟焦化装置的油料切换方法，延迟焦化装置以三座焦炭塔为一组，其特征在于：三座焦炭塔使用一个油料切换阀切换油料，油料切换阀为五通球阀，设有阀杆、阀芯以及一个油料入口和四个油料出口，油料入口与一条油料入口管线相连，一个油料出口与一条旁通管线相连，其余的三个油料出口，每个油料出口各通过一条油料出口管线与一座焦炭塔相连，每条油料出口管线上各设有一个切断阀，旁通管线上设有一个旁通阀；

油料切换阀切换油料时，来自加热炉的油料进入与油料入口相连的一条油料入口管线，再从油料入口进入油料切换阀，延迟焦化装置连续生产时按三个阶段切换油料，第一个阶段，旋转阀杆和阀芯，使油料经过一个与油料出口管线相连的油料出口和油料出口管线进入一座焦炭塔，油料同时进行延迟焦化反应，第二个阶段，旋转阀杆和阀芯，使油料经过另一个与油料出口管线相连的油料出口和油料出口管线进入第二座焦炭塔，油料同时进行延迟焦化反应，第三个阶段，旋转阀杆和阀芯，使油料经过第三个与油料出口管线相连的油料出口和油料出口管线进入第三座焦炭塔，油料同时进行延迟焦化反应，上述三个阶段按顺序连续循环进行。

本发明的一种方案是，来自二座或二座以上加热炉的二条或二条以上油料入口管线的二种或二种以上油料进入与油料切换阀的油料入口相连的一条油料入口管线，在这条油料入口管线内混合后从油料入口进入油料切换阀，再分别进入三座焦炭塔。

三座焦炭塔需要在开工前预热时，旋转油料切换阀的阀杆和阀芯，使高温油料经过与旁通管线相连的油料出口进入该条旁通管线，再经过与该条旁通管线相连的塔顶管线进入三座焦炭塔，对三座焦炭塔进行开工前预热。

本发明提出了一种延迟焦化装置的油料切换阀，其特征在于：所述的油料切换阀为五通球阀，设有阀体、阀芯、阀盖、阀杆、填料、填料压盖以及旋转执行机构，阀芯位于阀体的内腔中，阀杆与阀芯固定连接，阀芯内部设有阀芯通道，阀芯通道入口位于阀芯的底部，阀芯通道出口位于阀芯的外侧面上，旋转执行机构用于控制阀杆和阀芯的旋转，阀体的底部和侧部分别设有一个和四个阀体开口，每个阀体开口处各设有一个密封座和一个密封套，密封座由密封座法兰和密封座中心筒组成，密封座中心筒设置于密封套内，密封座中心筒靠近密封座法兰的部分与密封套之间留有间隙，密封座中心筒的其余部分与密封套之间形成密封腔室，密封腔室内设有弹性元件，弹性元件有一端靠近阀芯，与阀芯之间设有密封环，阀芯与密封环之间形成金属对金属弹性硬密封，同时也是球面密封，阀体底部密封座的中心孔作为油料切换阀的油料入口，阀体侧部密封座的中心孔作为油料切换阀的油料出口。

采用本发明，具有如下的有益效果：(1)本发明仅使用一个油料切换阀、三个切断阀和一个旁通阀。上述阀门为在高温下使用的特殊阀门，每个阀门的价格为十几万至几十万，因而采用本发明可以减少设备投资。由于上述阀门的数量较少，还可以降低油料切换操作的复杂性和难度，简化工艺流程。(2)油料出口管线和旁通管线的数量较少，连接与布置的工作量较少。(3)一个油料切换阀的一个油料入口和四个油料出口分别与油料入口管线、油料出口管线和旁通管线通过法兰连接。由于法兰连接数量较少(共五处)，使油料泄漏的可能性减少。本发明，与油料入口相连的一条油料入口管线可分别与来自一座、二座或二座以上加热炉的一条、二条或二条以上油料入口管线相连。由于上述的管线连接可采用焊接，所以无泄漏问题。(4)本发明提出的延迟焦化装置专用的油料切换阀，为五通球阀。它能够为三座焦炭塔切换油料，满足本发明延迟焦化装置油料切换方法的要求。(5)油料切换阀采用五通球阀，更易于实现阀门全通径通道，使油料切换阀的压降更小，油料流动更通畅。阀芯与密封环之间采用金属对金属弹性硬密封，在保证密封效果的前提下，可使油料切换阀的开关力矩更小、动作过程灵活，不会出现卡死的问题。(6)油料切换阀的旋转执行机构可为电动、气动或液动执行机构。通过使用可编程控制器，能实现阀杆和阀芯旋转运动的自动顺序操作，从而实现对油料切换过程的自动控制。

本发明主要用于炼油厂中以三座焦炭塔为一组的延迟焦化装置，为三座焦炭塔切换油料(油料包括延迟焦化反应所用的油料以及对焦炭塔进行开工前预热所用的油料)。本发明能够解决现有延迟焦化装置油料切换方法以及四通油料切换阀存在的问题，降低延迟焦化装置长周期操作的运行和维护成本。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是现有的以三座焦炭塔为一组的延迟焦化装置的流程简图。

图2是本发明以三座焦炭塔为一组的延迟焦化装置的流程简图。

图3是本发明所用的一种油料切换阀的示意图。

图4是图3中的a-a向剖视图。

图5是图4中的b-b向剖视图。图5中的阀芯旋转，以示出完整的阀芯通道。

图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图2以及图3、图4和图5，本发明涉及的延迟焦化装置以三座焦炭塔7为一组，三座焦炭塔7使用一个油料切换阀2切换油料。油料切换阀2为五通球阀，设有阀体11、阀芯12、阀盖17、阀杆18、填料14、填料压盖10以及旋转执行机构25。阀芯12位于阀体11的内腔中，阀杆18与阀芯12固定连接。阀盖17通过螺栓固定于阀体11上部，支架19通过螺栓固定于阀盖17上。阀杆18从阀盖17的中心穿过，填料14设于阀杆18和阀盖17之间的填料函内，用填料压盖10压紧。阀芯12内部设有90度转弯阀芯通道，阀芯通道入口位于阀芯12的底部，阀芯通道出口位于阀芯12的外侧面上。旋转执行机构25用于控制阀杆18和阀芯12的旋转，它可以是已有的电动、气动或液动执行机构(优选电动执行机构)，可带有备用的手动执行机构。

阀体11的底部和侧部分别设有一个和四个圆形的阀体开口，每个阀体开口处各设有一个密封座20和一个密封套21。密封套21为圆筒形，沿轴心线平分为二部分，外侧壁紧贴阀体开口的内壁。密封座20由密封座法兰和密封座中心筒组成；密封座法兰固定于阀体11的外侧，密封座中心筒设置于密封套21内。密封座中心筒靠近密封座法兰的部分与密封套21之间留有间隙，密封座中心筒的其余部分与密封套21之间形成横截面为圆环形的密封腔室。密封套21靠近密封座法兰的端部设有向内凸起的环形凸台，卡在密封座中心筒靠近密封座法兰部分上的凹槽内。密封腔室内设有弹性元件22，弹性元件22有一端靠近阀芯12，与阀芯12之间设有圆形的密封环23，密封环23的一部分位于密封腔室内。

密封座法兰带有中心孔，与密封座中心筒的内腔组成密封座20的中心孔(横截面形状为圆形)。阀体11底部密封座20的中心孔作为油料切换阀2的油料入口15，阀体11侧部密封座20的中心孔作为油料切换阀2的油料出口16。因此，本发明的油料切换阀2带有一个油料入口15和四个油料出口16，一个油料入口15位于阀体11的底部。四个油料出口16位于阀体11的侧部，在一个水平面上以等角度均匀分布，相邻二个油料出口16轴心线之间的夹角为90度。

弹性元件22一般为耐高温(500～550℃)金属弹簧或耐高温金属波纹管等。弹簧可以是圆柱弹簧、蝶簧等多种型式的耐高温弹簧。

阀芯12的外表面上围绕阀芯通道入口和阀芯通道出口均设有密封面。阀芯12压在密封环23上，弹性元件22向密封环23施加弹性力，使阀芯12与密封环23之间形成金属对金属弹性硬密封。阀芯12通常为球形。有时为减小阀芯12的体积和重量，也可以进行机加工，将阀芯12的上下、前后、左右都切削掉一部分、加工出平面，仅使阀芯通道入口和阀芯通道出口的圆形平面端面四周的密封面保留为球面，以与密封环23上的密封面接触、形成球面密封。阀芯12和密封环23均采用耐高温金属材料制造，阀芯12和密封环23上的密封面均采用耐高温表面硬化技术(例如镀铬、堆焊耐高温硬质合金等)形成，带有镀铬层或硬质合金层等，以实现在高温下耐焦粉等固体颗粒磨损。阀体11和阀盖17的材料一般为耐高温含铬合金钢或不锈钢。阀芯12和阀杆18的材料一般为含铬不锈钢。

通常，油料切换阀2设有若干个蒸汽吹扫接管13，蒸汽吹扫接管13与蒸汽吹扫通道相连，蒸汽吹扫通道开设于阀体11、阀盖17和密封套21上，各蒸汽吹扫通道的出口分别位于阀盖17的下表面上、填料14处以及密封座中心筒靠近密封座法兰的部分与密封套21之间。环绕密封座中心筒靠近密封座法兰的部分可以设有布汽凹槽24，密封座中心筒靠近密封座法兰的部分与密封套21之间的蒸汽吹扫通道的出口与布汽凹槽24相通，以更好地分布蒸汽。油料切换阀2在操作过程中，蒸汽进入蒸汽吹扫接管13并从各蒸汽吹扫通道的出口流出，进入阀体11内腔位于阀芯12与阀盖17之间的部分、填料14及布汽凹槽24，进入布汽凹槽24的吹扫蒸汽通过密封座中心筒靠近密封座法兰的部分与密封套21之间的间隙(该间隙为密封吹扫通道)、再进入密封腔室，在这些位置进行吹扫。蒸汽吹扫可以阻挡含焦粉的油料进入上述区域，防止结焦以及焦粉外泄、油料外漏，保障弹性元件22和密封环23不受油料(尤其是易结焦油料)的侵蚀，保障弹性元件22的弹性，从而保证油料切换阀2的长周期操作。

本发明的油料切换阀2在安装时，油料入口15与一条油料入口管线1相连，该条油料入口管线1再分别与来自一座、二座或二座以上(一般为一座、二座或三座)加热炉的一条、二条或二条以上(一般为一条、二条或三条)油料入口管线1相连。图2中，与油料入口15相连的一条油料入口管线1与来自三座加热炉的三条油料入口管线1相连。每座加热炉加热一种油料(单一油料或混合油料)，通过一条油料入口管线1同与油料入口15相连的一条油料入口管线1相连(焊接连接)。油料切换阀2的一个油料出口16与一条旁通管线5相连，旁通管线5再与三座焦炭塔7的一条塔顶管线9相连(焊接连接)，旁通管线5上设有一个旁通阀6。油料切换阀2其余的三个油料出口16，每个油料出口16各通过一条油料出口管线3与一座焦炭塔7相连，每条油料出口管线3上各设有一个切断阀4。油料切换阀2与切断阀4之间存在逻辑联锁保护关系；向焦炭塔7进油的油料出口管线3上的切断阀4打开，不向焦炭塔7进油的油料出口管线3上的切断阀4关闭。图2(以及图1)中，以点划线表示油料入口管线1，粗实线表示油料出口管线3，虚线表示旁通管线5。

下面结合图2至图5，说明本发明油料切换阀2为三座焦炭塔7切换油料的过程。来自二座或二座以上加热炉(图2中为三座加热炉、未示出)的二条或二条以上油料入口管线1(图2中为三条油料入口管线1)的二种或二种以上油料(图2中为三种油料)进入与油料切换阀2的油料入口15相连的一条油料入口管线1，在这条油料入口管线1内混合后从油料入口15进入油料切换阀2的阀芯通道。延迟焦化装置连续生产时按三个阶段切换油料。第一个阶段，旋转阀杆18和阀芯12，使油料经过一个与油料出口管线3相连的油料出口16和油料出口管线3进入一座焦炭塔7，油料同时进行延迟焦化反应。第二个阶段，旋转阀杆18和阀芯12，使油料经过另一个与油料出口管线3相连的油料出口16和油料出口管线3进入第二座焦炭塔7，油料同时进行延迟焦化反应。第三个阶段，旋转阀杆18和阀芯12，使油料经过第三个与油料出口管线3相连的油料出口16和油料出口管线3进入第三座焦炭塔7，油料同时进行延迟焦化反应。上述三个阶段按顺序连续循环进行；油料按顺序切换进入三座焦炭塔7，在一座焦炭塔7油料反应，另外的焦炭塔7进行除焦操作。延迟焦化反应生成油气经过塔顶管线9进入焦化分馏塔，除去的焦炭8送至储焦池。

当油料为一种时，采用一座加热炉加热，加热后的油料进入油料切换阀2。其后切换油料的过程与上段所述的相同，详细说明从略。

加热炉加热后的油料为高温油料，温度一般为500～550℃，且通常为易结焦油料。油料的种类一般为油浆、蜡油、减压渣油或其他适用的重油。

三座焦炭塔7需要在开工前预热时，旋转执行机构25旋转油料切换阀2的阀杆18和阀芯12，使高温油料经过与旁通管线5相连的油料出口16进入该条旁通管线5，再经过与该条旁通管线5相连的塔顶管线9进入三座焦炭塔7，对三座焦炭塔7进行开工前预热。

图3、图4和图5所示的油料切换阀2在进油时，阀芯通道入口始终与油料入口15连通，阀芯通道出口始终与一个油料出口16连通，构成封闭的油料通道。旋转执行机构25旋转油料切换阀2的阀杆18和阀芯12，使阀芯通道出口从与一个油料出口16连通到与另一个油料出口16连通，油料切换阀2即完成一次油料切换操作的一个阶段(包括对焦炭塔7进行开工前预热的油料切换)。